淺議初中生物學智慧型實驗課堂的構建

劉友超

摘要 以“觀察植物葉表皮氣孔結構和功能”為例，從創(chuàng)設情境、實時實驗、科學評價、空間延伸等幾個方面入手，構建初中生物學智慧實驗課堂，以期為后面智慧實驗課堂的開發(fā)實施提供參考。

關鍵詞 智慧型實驗課堂信息化教學模式深度學習

中圖分類號G633.91

文獻標志碼B

近年來，“互聯(lián)網+”正越來越多地在改變著人們的生活方式和生活習慣。我校于2016年實施“智慧校園”建設，校園信息智能化程度大幅提升。在現(xiàn)有的條件下，怎樣借助于這些信息化的設備和技術，構建一個智慧型的實驗課堂教學模式，讓初中生物學實驗課堂擺脫傳統(tǒng)的“教師講解——學生分組——教師總結”的教學模式，進而促進學生進行深度學習。筆者通過一年多的思考與實踐探索，在部分實驗課的教學中初步實現(xiàn)了這一目標。下面以“觀察植物葉表皮氣孔結構和功能”這節(jié)實驗課為例，淺議智慧型實驗課堂的構建途徑。

1 初中生物學智慧型實驗課堂的平臺搭建

初中生物學智慧型實驗課堂不是簡單的信息化輔助教學手段的應用，而是教師在課堂中引領學生學習的方向和知識體系的構建，通過新媒體、新情境不斷激發(fā)學生的學習興趣，使他們形成持續(xù)學習的內驅力。教師引導他們在不斷的深度學習探究實踐過程中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，使得學生成為初中生物學實驗課堂學習的主體。

如在“觀察植物葉表皮氣孔結構和功能”實驗教學中，通過網絡技術將觸控電腦一體機、實物投影儀、iPad、顯微鏡及師生共同處于一個學習平臺（圖1）之中。教師通過課程開發(fā)、拓展構建平臺，學生使用iPad手持平板終端，通過網絡查詢學習平臺內的學習資料、課程學習，實現(xiàn)課堂教學師生之間“線上”和“線下”兩條路線的貫穿互動交流。教師將信息化的手段貫穿應用于實驗教學過程的各個環(huán)節(jié)中，使每位學生都能在課堂深度學習中獲得豐富的課程信息資源，提高主動學習的能動性，拓寬合作學習的發(fā)散性，從而提高實驗課堂教學的實效性。教師對不同學生的學習效果進行綜合判斷，形成針對性的“分層教學”，對于不同層次的學生提出不同層次的學習要求，從而提升課堂教學的精準性。對于個別學習困難性的學生，還可以將個別輔導延伸到課堂之外，以減少了課堂實驗教學時間的浪費。這些都是傳統(tǒng)實驗教學課堂所不能比擬的。

2 初中生物學智慧型實驗課堂的實施方法

2.1 創(chuàng)新情境，設疑激趣

俗話說“好的開始是成功的一半”，一節(jié)好的實驗課，必須有一個好的情境導入。一節(jié)新課的導入，往往能體現(xiàn)教師對一節(jié)課的引領方向、實施途徑及預設目標的達成情況。這一過程其實是皮亞杰提出的認識形成過程的前運演階段“興趣一活動一引導一鼓勵”的“興趣”階段。在實驗教學中，通過觸控電腦一體機、實物投影儀、無線網絡、iPad構建一個人人參與的活動環(huán)節(jié)，讓學生置身其中，實現(xiàn)目標的牽引，指導學生較快地進入實驗課堂的深度學習狀態(tài)。

在“觀察植物葉表皮氣孔結構和功能”一節(jié)課的情境導入時，教師首先將摘下的一片女貞葉片置于70℃的熱水中，通過實物投影儀投影到一體機屏幕上展示“葉片吐泡現(xiàn)象”，并提出問題：這些氣泡是通過葉片的什么結構吐出的呢？”由于氣孔的開閉是一種微觀運動狀態(tài)，不易觀察，教師再用灌滿水的安全套和醫(yī)用的鹽水瓶制作“氣孔開閉原理”教具裝置（圖2），將它倒立與正立時，就能實現(xiàn)模擬氣孔的開、閉狀態(tài)，有利于學生直觀地觀察氣孔開閉。在此基礎上，進一步提出問題：該怎么樣觀察到葉片表皮氣孔的結構呢？最后，順勢引導學生先在iPad展示的“葉片超市”（圖3）中選擇合適的材料，再到實驗室前面的“葉片超市”展示柜中選擇預選的葉片材料進行觀察實驗。這樣就避免了學生一窩蜂地涌向展示柜選擇葉片的混亂狀態(tài)，大大節(jié)約了實驗選材的時間，提高了學生實驗的興趣性、主動性和秩序性。

2.2 實時實驗，互動生成

初中生物學智慧型實驗課堂實際上是一種讓全體學生沉浸于信息化課堂，在教師的引領作用下開展自主學習、多元互動、深度學習，有效達成教學目標的教學模式。在傳統(tǒng)教學過程中，很多教師只是注重計算機輔助教學（MCAI），卻不能將信息化技術或更新的“互聯(lián)網+”技術應用于教學過程，實現(xiàn)課堂的智慧式呈現(xiàn)。在實驗過程中，學生利用多種媒體資源，通過網絡橋接，將觀察到的實驗現(xiàn)象實時上傳到視頻終端（觸控一體機），同時教師終端也可以將調取的各個iPad端口數(shù)據(jù)實時呈現(xiàn)。這樣，學生之間就可以實現(xiàn)組內、組間甚至全班之間的合作討論。此時，教師只要發(fā)揮好主導作用就可以收獲事半功倍的教學效果。

由于我校地處城鄉(xiāng)結合部，生物學實驗室只有一臺數(shù)碼顯微鏡，在“觀察植物葉表皮氣孔結構和功能”的實驗過程中，怎樣才能展示每位學生在普通顯微鏡下觀察到的不同植物葉片的氣孔分布物像呢？教師通過網購的顯微鏡平板支架將iPad與普通光學顯微鏡有機地結合起來，自制簡易數(shù)碼顯微鏡（圖4），通過在iPad中安裝“希沃手機助手APP”實現(xiàn)Wi-Fi模式下顯微鏡與希沃觸控一體機的互聯(lián)。在本節(jié)教學中，首先讓學生將顯微鏡下觀察到的各種植物葉片氣孔的結構及分布特點的物像實時上傳到屏幕上，教師針對屏幕中物像對個別學生的操作失誤原因進行分析。這樣在師生之間、生生之間就可以實現(xiàn)實時互動、實時討論及實時答疑，使學生的實驗成果變成課堂教學的有價值的資源。然后，進一步引導學生制作并觀察葉表皮另一面的臨時裝片，比較不同葉片上、下表面氣孔分布的多少，總結植物氣孔的分布特點、結構和功能，使學生進一步形成“結構與功能相適應”的生物學觀點。最后，教師提出問題怎樣觀察到“氣孔開閉原理”裝置演示的現(xiàn)象呢？，再一次激發(fā)學生的求知欲望，順勢引導學生通過iPad借助網絡查詢并設計實施“用質量分數(shù)為10%的氯化鈉溶液浸潤辣椒葉下表皮標本觀察氣孔的運動”的探究實驗，從而實現(xiàn)課堂的前呼后應，進而取得較好的實驗教學效果，提升學生的科學思維和科學探究素養(yǎng)。

2.3 科學評價，多維實施

實驗課堂教學評價是指在實施實驗教學的過程中，對教師的教學活動和學生的學習活動兩方面進行科學的評價的過程。在傳統(tǒng)課堂上的評價注重教師對學生的評價，但在初中生物學智慧實驗室里，學生、教師、iPad、網絡及觸控一體機，共同構筑了“四維一體”的智慧型實驗課堂。該模式實現(xiàn)了師生、生生之間評價方式的交互性和多元化。這種科學的評價方式不但實現(xiàn)了評價的時效性，也提高了評價的反饋性，有利于學生全面科學的發(fā)展。

在“觀察植物葉表皮氣孔結構和功能”實驗的“繪制氣孔結構模式圖”環(huán)節(jié)，筆者要求每位學生將自己觀察到的氣孔繪制到白紙上。在傳統(tǒng)課堂上，教師對某位學生的作品進行點評時，由于學生繪制的圖案過小，其他學生并不能完全看清楚其繪制內容，因此他們也就缺乏了參與評價活動的積極性。在該環(huán)節(jié)的教學中，首先要求每位組長將本組學生的作品寫上名字和桌號后排列在一起，用iPad拍成一張照片，用“希沃手機助手APP”將圖像實時上傳到教室終端一體機大屏上。然后，教師引導學生進行小組討論，組內、組間互評，最后進行總結性評價。在此過程中，每位學生都能參與到具體的評價過程中，實現(xiàn)了自我評價、生生評價及師生評價等多種評價的實時立體呈現(xiàn)，取得了較好的實驗生成性效果，有利于培養(yǎng)學生的科學思維。在實驗結束前，學生通過iPad將自己本節(jié)實驗課的收獲實時上傳進行展評，教師對此進行總評，此過程有利于實現(xiàn)學生的過程性、總結性評價，有利于學生對于今后實驗課堂需要改進的地方進行重點關注。最后讓學生在iPad上瀏覽學校網站，在實驗教學板塊留言區(qū)“本節(jié)課你最希望老師改進的地方是？”留下自己的想法。該環(huán)節(jié)既讓教師知道了學生的需求，又實現(xiàn)了學生對本節(jié)課的評價，進而實現(xiàn)教學主體“學生”對教學主導“教師”的實事求是的評價，有利于教師在今后實驗教學中對實驗過程、方法和環(huán)節(jié)進行科學的改進。

2.4 空間延伸，能力提升

在現(xiàn)有實驗教學模式下，有時盡管師生在課前做大量的準備工作，但在一節(jié)課內要完成實驗教學任務還是很難的，更不要說深度學習的開展。在“互聯(lián)網+”時代，教師可利用網絡信息技術和授課終端，借助于通信技術開發(fā)網絡課程或者借助于現(xiàn)有的網絡平臺技術（如微信公眾號、網站、直播平臺等）架設智慧型實驗“空中課堂”（圖4）。這樣全班學生在有網絡的環(huán)境中，就能克服時間和空間的限制，積極地參與到實驗前的準備、實驗后的深度學習探究過程中，通過在留言區(qū)進行實時交流、討論，從而達到對實驗內容的“餐前準備”和“餐后消化吸收”。

在“觀察植物葉表皮氣孔結構和功能”的空中課堂資源的開發(fā)過程中，筆者在微信公眾號平臺中設置了關于實驗的相關準備要求、不同葉片材料的特點、準備方法、實施途徑等相關內容，方便學生在家庭中通過網絡訪問學校課程終端及網站查閱相關資料，從而為實驗的操作做好準備。在實驗結束后，又在微信公眾號中設置了“探索怎樣改進撕取葉片表皮”的家庭實驗，讓實驗課程延伸到家庭中。在這種延伸課堂中，通過學生差異性的學習和集體智慧的交流，培養(yǎng)了學生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，提高了學生科學思維的養(yǎng)成，從而能有效提升本節(jié)實驗課的學習效果。

總之，智慧實驗課堂的構建，本質上是以提高初中生生物學核心素養(yǎng)為根本任務，通過信息化技術手段和現(xiàn)代新媒體的應用與融合，使得實驗現(xiàn)象和教學評價的呈現(xiàn)更加直觀的教學手段。通過不斷構建學生自主合作探究的深度學習教學環(huán)節(jié)，讓學生學得得法、學得扎實、學得有激情，教師實時引領學生朝著預設教學目標突破。教師改變傳統(tǒng)實驗教學模式與評價方法，使得學生不僅掌握相關實驗知識技能，還實現(xiàn)了學生理性思維和科學探究能力等核心素養(yǎng)的提升。相信，隨著“互聯(lián)網+”在生產生活中應用范圍的不斷拓展，其在課堂教學中的應用將使初中生物學實驗課堂教學變得更加生動、活潑和高效。

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